LẠI BAO VÂY. ĐỊNH LUẬT ĐẦU TIÊN
Khi đã biết vị trí Mặt Trời và Trái Đất trong không gian vào nhiều thời điểm khác nhau, Keple đã có thể tính toán được các vị trí của sao Hoả. Và ở đây có một điều bất ngờ đã đến với ông: quỹ đạo sao Hoả không muốn đi theo đường tròn. Thế là lại thêm một giáo điều nữa bị sụp đổ. “Kết luận rút ra rất đơn giản - Keple viết, - con đường của hành tinh không phải là vòng tròn, lúc thì nó uốn vào phía trong, lúc thì uốn cong ra phía ngoài. Một hình cong như vậy gọi là hình quả trứng (ô van). Như vậy, quỹ đạo hành tinh không phải là hình tròn mà là hình ô van.
Nhà bác học đã mất ba năm trời đi tìm hình dạng của quỹ đạo sao Hoả. Thật ra ba năm đó không chỉ dành cho các tính toán thiên văn. Ngoài công việc đó, Keple còn nghiên cứu quang học. Vào những năm đó (trước khi xuất hiện kính thiên văn) ông đã linh cảm rằng quang học có thể có một ý nghĩa đáng kể đối với thiên văn. Ông đã dùng thấu kính quan sát Mặt Trăng trong một căn phòng tối và nhìn thấy trên màn ảnh hình Mặt Trăng có kích thước bằng đồng xu to. Những suy nghĩ, thí nghiệm và các sơ đồ đường đi của các tia sáng đã được Keple trình bày trong cuốn sách “Bình luân về Viteli”, xuất bản năm 1604.
Công việc đi tìm hình dạng của sao Hoả vẫn đang được tiếp tục. Nhà bác học vẫn phải áp dụng phương pháp chọn thử như trước. Ông tính toán đi, tính toán lại, tuy nhiên vẫn không tìm được sự trùng khớp. Đầu tiên ông loại bỏ hình ô van là đường cong được tạo thành từ bốn vòng cung của hình tròn. Gần một năm trời Keple loay hoay với hình “ôvôit”, có dạng giống như hình quả trứng. Cuối cùng nhà bác học đi đến kết luận: “Sự thật nằm giữa hình tròn và hình ô van, dường như quỹ đạo của sao Hoả là một hình elip chính xác”. Nhưng ngay cả hình elip cũng không khớp cho đến khi ông đưa Mặt Trời vào đúng tiêu điểm của nó. Đến đầu năm 1605 thì mọi thứ đều trùng khớp đâu vào đấy. Tất cả các điểm của quỹ đạo được tính toán từ các cuộc quan trắc đều nằm trên hình elip và quỹ đạo cũng trùng khớp với cả định lý các diện tích.
Phát kiến tuyệt vời đã được thực hiện rất vất vả này có tên gọi là định luật thứ nhất của Keple. Định luật đó ngày nay được diễn đạt như sau: “Mọi hành tinh đều quay theo hình elip mà ở một trong các tiêu điểm của nó là Mặt Trời”. Hình elip là một vòng tròn bị bóp nén theo một tỉ lệ đều. Khi chúng ta nhìn nghiêng từ bên cạnh vào một hình tròn, nó cũng có hình elip: vòng tròn chỉ là một trường hợp riêng của hình elip.
Đóng vai trò các tâm ở hình elip là hai tiêu điểm. Mặt Trời nằm ở một trong hai tiêu điểm đó. Hình elip của các quỹ đạo hành tinh gần với hình tròn.
